如图所示,在半径为R的圆周上的六个等分点分别为C、D、E、F、G、H,其中以D、E、G、H为圆心、R/4为半径的圆形区域有垂直纸面向里磁感应强度为B0的匀强磁场,在圆周两侧关于O

◎ 题目

如图所示,在半径为R的圆周上的六个等分点分别为C、D、E、F、G、H,其中以D、E、G、H为圆心、R/4为半径的圆形区域有垂直纸面向里磁感应强度为B0的匀强磁场,在圆周两侧关于O对称的位置有两单边界匀强磁场.其边界与HG所在直线垂直.一个质量为m电荷量为+q的离子(不计重力),由A点(A为HG的中点)沿AH飞进小圆形磁场,之后沿HC方向飞出.离子在几个磁场中飞进飞出做周期性运动,经历一个周期再次沿AH方向通过A点.

魔方格

(1)求离子速度v0的大小?
(2)为使离子在两侧磁场区做圆周运动的半径为

3
R/2,磁感应强度B1的大小?两磁场边界的距离d为多少?
(3)在(2)问的条件下,离子完成一次周期性运动的时间T是多少?

◎ 答案

根据题意,粒子运动的轨迹(部分)如图:

魔方格

(1)在B0 的磁场区域内,粒子的偏转角为60°,其偏转半径R1 为:R1=
R
4
tan300
=

3
R
4

该区域内,洛伦兹力提供向心力:qvoB0=
m
v20
R1

故:v0=
qB0R1
m
=

3
qB0R
4m

(2)在B1 的磁场区域内,粒子的偏转角为3000,如图,洛伦兹力提供向心力:qvoB1=
m
v20
R2

故:B1=
B0
2

由图可得边界到C点的距离:d′=R2sin300?sin300=
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